111 高普考高考三級 林業技術 森林經營學 考古題詳解

核心觀念

本題結合了「林業經濟與政策」與「傳統育林森林作業法」兩大範疇，核心在於評估如何於生態敏感與地形陡峭的台灣環境中，於「林木經營區」達成政策所設定之木材增產目標。

1. 政策與法源依據（以命題當年民國 111 年法規為準）：

• 行政院農業委員會（現為農業部）於民國 106 年宣示「國產材元年」，設定 10 年內（至民國 116 年）將台灣木材自給率由不足 $1\%$ 提升至 $5\%$ 之政策目標。
• 依《森林法》第 5 條及《國有林林況及資源調查實施要點》，國有林劃分為「國土保安區」、「自然保護區」、「森林育樂區」與「林木經營區」。其中「林木經營區」係以永續生產木材與林產物為主要經營目標。
• 依命題當年《國有林林產物處分規則》第 14 條等相關伐採規範，為防範水土流失，林木經營區內之伐採作業對皆伐面積設有嚴格上限（實務上作業多控制在小面積伐採，單一伐區多以 2 至 3 公頃以下或不超過 5 公頃為原則）。

2. 森林作業法（Silvicultural Systems）定義：

• 作業法係指「從成林、撫育、採伐至林分更新之一連串循環經營技術體系」，經典作業體系主要包括：皆伐作業法（Clearcutting System）、漸伐作業法（Shelterwood System）、擇伐作業法（Selection System）。

3. 成本效益觀念（Cost-Benefit Concept）：

• 成本（Costs）：包含直接營林成本（整地、栽植、刈草撫育）、收穫與集運成本（伐倒、造材、架線/機械集材、林道維護）以及環境外部成本（土壤沖蝕風險、林冠破壞、景觀退化、短期碳蓄積量下降）。
• 效益（Benefits）：包含直接木材產出收益（出材量、徑級齊一性、造材利用率、每立方公尺生產成本之降低）與生態服務效益（林地水土保持、森林碳匯、生物多樣性維持）。

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解題方法

本題為典型的政策論述與專業申論整合題，解題結構應採「評析比較 $\rightarrow$ 擇定最適方案 $\rightarrow$ 深化申論」之三段式架構：

1. 比較切入點：從「直接作業成本（育林＋採運）」、「出材效率與規格化（自給率貢獻度）」及「環境外部成本（水土流失與永續性）」三構面，評析小面積皆伐作業、漸伐作業、擇伐作業之適用性。
2. 選擇最適作業法之論據：台灣人工林（以柳杉、台灣杉、杉木為主）皆屬陽性針葉樹種，林木經營區的主要訴求為「高收穫效率」與「原料穩定供應」。若全面採用擇伐，作業成本過高且不利陽性樹種天然更新；若採大面積皆伐，則環境成本過鉅。因此，兼具高度收穫效率、作業安全性與環境衝擊控制的**「小面積群狀／帶狀皆伐作業法（配合人工植生更新）」**為最佳解。
3. 深入申論構面：依序剖析其作業特色、實施流程（規劃 $\rightarrow$ 採伐 $\rightarrow$ 更新 $\rightarrow$ 撫育），並客觀辨識其對 $5\%$ 自給率目標的直接效益及面臨之地形、林道與社會輿論限制。

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選項分析（三種作業法之成本效益評析）

在台灣木材生產實務中，可供林木經營區評估採用的三種代表性作業法評析如下：

1. 小面積（帶狀／群狀）皆伐作業法（Small-scale / Strip Clearcutting System）

• 成本面評析：
• 直接採運成本低：作業集中，可採用小型機動索道或挖土機改裝之高性能林業機械（如集材機、抓木機），單位體積木材之採集與搬出成本最低。
• 造林更新成本中等：伐採後林地光照充足，可全面進行人工整地與植苗，苗木成活率高且撫育管理集中。
• 環境外部成本可控：將伐區規模限制於 1 至 3 公頃以下，並保留殘存林帶（緩衝帶），可將土壤沖蝕與景觀衝擊降至環境容許範圍內。
• 效益面評析：出材集中、材積收穫量大且木材徑級齊一，高度利於後端製材廠進行規模化規格料加工，是拉動木材自給率最具爆發力與經濟規模之作業法。

2. 漸伐作業法／傘伐作業法（Shelterwood System）

• 成本面評析：
• 直接採運成本中高：需分階段（預備伐、下種伐、受光伐、後伐）進入同一林分伐採，集材動線重複進出，林道維護與索道架設之單位出材分攤成本偏高。
• 管理與標木成本高：每次伐採均須精確調查母樹與林下光度，需耗費大量專業技術人力進行單株或小群標木。
• 環境外部成本最低：作業期間林冠維持一定遮蔽度，有效阻擋雨滴打擊與雨水逕流，土壤水土流失風險極低。
• 效益面評析：兼具森林水土保持與景觀完整性，若成功誘導天然下種更新，可節省大筆苗木與栽植費用；然而台灣主要針葉樹人工林下林被茂密、地被雜灌競爭劇烈，天然下種更新之成功率不確定性高，拉長了林分輪伐期，難以在短期內快速提供大量均質木材。

3. 擇伐作業法（Selection System）

• 成本面評析：
• 直接採運成本極高：出材點高度分散，林內集材容易碰撞損傷殘存保留木；若缺乏高密度林道網與高階技術操作，集材耗損與機械運轉成本極為昂貴。
• 環境外部成本極低：維持全林常態性覆蓋與異齡複層林結構，水土保持功能、生物多樣性與景觀美質維持最佳。
• 效益面評析：長期間持續有大徑級特用用材產出，符合接近自然林業（Close-to-nature forestry）理念。但因出材量零星、徑級參差不齊，無法提供加工廠均質且大量的規格材，對大幅提升整體木材自給率之邊際貢獻非常有限。

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解題技巧

核心觀念

1. 林火燃燒與蔓延機制：包含基礎燃燒化學的「火三角」（Fire Triangle：可燃物、氧氣、熱源）以及決定林火行為與蔓延動態的「火環境三角」（Fire Environment Triangle：燃料、天氣、地形）。
2. 林火空間分類體系：依燃燒發生的垂直層次及燃料部位，將林火劃分為地火（地下火）、地表火（地面火）、樹冠火（林冠火）與幹火。
3. 森林資源管理與防減災實務：涵蓋火災預防（火源管制、監測預警）與災情減輕（燃料管理、計畫燒除、阻隔帶建置與耐火樹種配置）。相關法規涉及《森林法》第 34 條（以命題當年民國 111 年法規為準；原主管機關行政院農業委員會林務局已於民國 112 年 8 月改制為農業部林業及自然保育署）。

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解題方法

本題為公職高普考標準的三合一申論題，評分標準清晰對應題目的三個設問，解題採模組化架構推進：

1. 關鍵因素雙層論述：切入點不能僅停留在基礎國中理化的「燃燒三要素」，必須進一步延伸至林業經營專業的「火環境三要素（燃料特性、氣象條件、地形特徵）」，展現專業深度。
2. 類型垂直分層解析：由林地縱深由下而上依序說明「地火 $\rightarrow$ 地表火 $\rightarrow$ 樹冠火」，並補充「幹火」，逐一標明其燃燒燃料、傳播特徵與危害特性，並明確點出垂直蔓延的關鍵媒介——「階梯燃料（Ladder fuels）」。
3. 管理對策二分法切入：針對題旨之「避免發生」與「減輕危害」，分別從「事前預防（管理面／法規面）」與「實質減災（營林面／工程面）」兩大主軸提供具體且切合台灣林業現場的技術措施。

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選項分析

本題為申論題，無選擇題選項。各子題評分爭點與答題關鍵如下：

• 子題一（燃燒關鍵因素）：若僅寫「可燃物、氧氣、引火源」最多僅得基礎分數；必須完整剖析「天氣（溫濕度、風）、地形（坡度、坡向）、燃料（載量、含水率、配置）」對火行為的具體影響。
• 子題二（林火類型）：關鍵在於各類型的定義精準度，尤其是地表火如何藉由階梯燃料發展成最具破壞力的樹冠火，以及地火的悶燒無明火特徵。
• 子題三（避免發生與減輕危害方法）：需嚴格區分「避免發生（降低點火機率）」與「減輕危害（降低燃燒強度與擴散空間）」，避免將兩者混為一談。

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解題技巧

1. 善用專業專有名詞：適度帶入專有名詞與英文術語（如 Fire Environment Triangle、Ladder fuels、Spotting、Prescribed burning、Fuelbreak），可大幅提升作答嚴謹度。
2. 結合台灣本土林相特徵：在減災措施中具體列舉台灣耐火造林樹種（如木荷、青剛櫟、光蠟樹），能有效拉開與一般考生的分數差距。
3. 版面配置層次分明：嚴格依照「一、關鍵因素」、「二、林火類型」、「三、管理對策」大標展開，各層級標號齊整，利於閱卷委員快速勾稽得分點。

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【答案】

一、林火燃燒的關鍵因素

林火的發生與蔓延由微觀的燃燒化學機制及宏觀的森林火環境共同決定：

(一) 燃燒三要素（火三角，Fire Triangle）

1. 可燃物（Fuel）：森林環境中的有機物質，如枯枝落葉、草本植物、灌木、倒木及活立木，為燃燒的物質基礎。
2. 氧氣（Oxygen）：空氣流通提供燃燒所需之氧化劑，大氣中氧氣體積濃度達 $16\%$ 以上即可支持林地持續燃燒。
3. 熱能／引火源（Heat / Ignition source）：將可燃物加熱至著火點（燃點）之能量來源。可分為自然火源（如雷擊）與人為火源（如整地引火、菸蒂、清明祭祀引燃等，佔台灣林火之絕大多數）。

(二) 火環境三要素（火環境三角，Fire Environment Triangle） 林火引燃後的蔓延速度、火焰長度與釋放強度，受以下三項環境要素主導：

1. 燃料特性（Fuel）：

• 含水率：直接決定引燃難易度。當細小燃料含水率降至臨界值以下時，極易引發大火。
• 載量與排列：水平分布連續性有利於地表蔓延；垂直配置中若存在低垂枝葉、藤蔓或林下灌木形成的「階梯燃料（Ladder fuels）」，極易將地表火向上引至樹冠。

2. 氣象因子（Weather）：

• 相對濕度與降水：空氣相對濕度低會加速燃料水分蒸發，增加易燃性。

核心觀念

本題測驗空載光達（Airborne LiDAR, ALS）在現代森林資源調查與測計學之核心技術，重點涵蓋三項主軸：

1. 點雲屬性架構：標準 LAS 格式點雲所記錄的空間幾何、多重回波、光譜輻射及輔助感測資訊。
2. 點雲處理關鍵流程：去雜訊、地面與非地面濾波分類（Filtering & Classification）、空間內插（Interpolation）與高度正規化（Height Normalization）。
3. 高程反演之物理與數學基礎：

• 數值表面模型（DSM）、數值地形模型（DTM）與樹冠高度模型（CHM）之空間關係： $CHM = DSM - DTM$
• 點雲高度正規化數學模型： $h_i = Z_i - DTM(X_i, Y_i)$
• 單木尺度（ITD）之冠頂極值偵測與林分尺度（ABA）之垂直高度分位數（如 $p_{95}$）統計理論。

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解題方法

本題為標準三段式專業申論題，切入點應嚴格呼應題目三問，採用階梯式推導架構：

1. 第一部分：解析點雲微觀資訊。由點雲的標準屬性欄位出發，逐一說明幾何座標、回波特性、反射強度等在森林垂直結構反演中的實質意義。
2. 第二部分：爬梳資料處理流程。掌握從「未分類離散點雲」轉換為「森林結構模型」的核心觀念，著重於「濾波（分離地面與樹冠）」與「正規化（消除地形起伏影響）」。
3. 第三部分：論證高度測定的理論基礎。區分「空間高程差模型」與「尺度反演方法」（單木極值法 vs. 林分區域統計百分位數法），兼顧幾何定義與統計估計。

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選項分析

本題為公職考試申論題，無選擇題選項。

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解題技巧

1. 名詞精準度：閱卷老師評閱森林遙測題時，高度依賴關鍵詞審查。答題時務必寫出英文縮寫與完整名詞（如 $DTM, DSM, CHM, LAS$, 濾波 Filtering, 正規化 Normalization, 局部最大值 Local Maximum, 區域基準法 Area-Based Approach）。
2. 善用數學關係式：高度測定的理論基礎切勿僅用文字帶過，寫出 $CHM(x, y) = DSM(x, y) - DTM(x, y)$ 及離散點正規化公式 $h_i = Z_i - Z_{\text{ground}}$，能直接展現數理測計專業。
3. 避免常見陷阱：

• 誤以為點雲只有 $(X, Y, Z)$ 空間座標，遺漏「回波次序（Return Number）」與「反射強度（Intensity）」，此兩者為穿透林冠與植被分類的靈魂資訊。
• 混淆「單木高度」與「林分高度」的計算方式；林分高度在光達實務中並非單純取算術平均，而是以特定高度分位數（如 $p_{90}, p_{95}$）或優勢木平均高表示，務必於答題中區分清楚。

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【答案】

一、點雲資料內含之關鍵訊息

空載光達資料常以標準 LAS 或 LAZ 格式儲存，每一筆光達脈衝回波點皆包含多維度屬性，在森林調查中具有特定的物理與林業判讀意義：

1. 三維空間幾何座標（$X, Y, Z$）：

• 提供公分級精度之水平位置（$X, Y$）與絕對橢球高／正高（$Z$），構成林分三維立體結構與林下微地形之幾何骨架。

2. 多重回波資訊（Return Number 及 Number of Returns）：

• 單一雷射脈衝穿透森林冠層時，會產生多次反射。初次回波（First Return）多由樹冠外緣頂部反射；中介回波（Intermediate Returns）由林冠內部枝葉或下木層反射；最後回波（Last Return）則高機率穿透冠層縫隙到達林基地面。回波次序是區分林冠垂直分層與分離地面點的關鍵。

3. 反射強度（Intensity）：

• 記錄反射訊號的能量振幅大小，取決於目標物的表面粗糙度、含水率、反射率及入射角。可用於區分常綠／落葉樹種、辨別死木枯枝，以及輔助區分地表裸土與植被。

4. 掃描角（Scan Angle Rank）與航高資訊：

• 記錄脈衝相對於天頂的發射角度。可用於修正邊緣遮蔽效應，並在幾何校正時評估脈衝穿透林冠的有效路徑長度。

5. GPS 時間戳記（GPS Time）與飛行航線記錄（Point Source ID）：

• 記錄每一發脈衝之微秒級發射時間與航帶編號，為航帶平差（Strip Adjustment）、消除航線重疊誤差及多時期林木動態監測的比對基礎。

核心觀念

本題為「森林經營學」之經典申論大題，核心評量考生對生態系服務理論（Ecosystem Services）、國際林業評估標準（FAO FRA 2020），以及台灣林業經營實務與政策法規決策體系之整合分析能力。涉及的核心架構與法規依據包含：

1. 千禧年生態系評估（Millennium Ecosystem Assessment, MA）：生態系統服務功能之四大範疇（供給、調節、支持、文化）。
2. 聯合國糧農組織 2020 年全球森林資源評估報告（FAO Global Forest Resources Assessment 2020, FRA 2020）：各國森林劃定之「主要指定經營目標」（Primary designated management objective）之六大類別。
3. 我國森林經營法規與分區體系：以命題當年（民國 111 年）法規為準，依《森林法》第 5 條及國有林經營管理政策，林地分區包含國土保安區、自然保護區、森林育樂區與木材生產區。（註：原主管機關行政院農業委員會林務局現行法已於民國 112 年 8 月改制為農業部林業及自然保育署，解題以命題當年法規架構為準）。
4. 多目標決策理論與永續森林經營（Sustainable Forest Management, SFM）：權衡（Trade-offs）與協同（Synergies）、適應性經營（Adaptive Management）。

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解題方法

本題採取「理論定義 $\rightarrow$ 比較分析 $\rightarrow$ 實務本土化申論」之三段式架構切入：

1. 第一層（基礎定義）：分別精確界定「森林生態系多元功能」之生態學範疇，以及「FRA 2020 六大經營目標」之官方定義。
2. 第二層（異同性分析）：從「哲學本質（客觀生態屬性 vs. 人民主觀決策）」、「分類維度（多重交疊 vs. 空間法定指定）」與「互動關係（手段 vs. 目的）」深入對比兩者之相同點與相異點，避免僅流於兩組名詞條列。
3. 第三層（本土政策申論）：緊扣台灣島嶼特性（山高坡陡、颱風地震頻繁、國土保安優先、木材自給率極低、淨零碳匯訴求與原住民族山林治理），提出科學化、法制化與民主參與的經營目標決定程序。

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選項分析（申論題各子題評分與作答重點剖析）

本題為高考三級申論題（非選擇題），依命題子題之權重與論述盲點剖析如下：

• 子題一：森林生態系的多元功能
• 分析：若僅寫木材、遊憩、水保等傳統效益會失之狹隘，應以當代國際公認之「生態系服務價值（ES）」四大維度為骨幹，方能展現高等考試深度。
• 子題二：FRA 2020 六大經營目標之內涵
• 分析：此為標準國際林業名詞，不可自行創造名詞。FRA 2020 明確定義之六大主要目標為：生產（Production）、水土保護（Protection of soil and water）、生物多樣性保育（Conservation of biodiversity）、社會服務（Social services）、多元利用（Multiple use）、其他（Other）。若漏掉「多元利用」或「其他」將嚴重失分。
• 子題三：多元功能 vs. 六大目標之異同性
• 分析：常見錯誤是分開列完兩者後未做綜合交會比較。「同」在於二者皆以森林之實體福祉為載體；「異」在於「功能」屬客觀自然潛力與生態過程，而「經營目標」屬人為價值判斷、資源配置與政策法定管理工具。
• 子題四：如何決定我國森林資源經營目標
• 分析：切忌空泛論述「保護生態、多種樹」，必須提出具體決策機制（如：法規分區、科學監測、公民參與、經濟與碳匯考量）。

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解題技巧與常見陷阱

1. 判斷竅門（功能 vs. 目標之本質區隔）：

• 功能（Functions/Services）：客觀的、自然的、多重並存的（例如同一片森林同時具備光合固碳、涵養水源、孕育昆蟲的功能）。
• 目標（Objectives/Designations）：主觀的、人為的、排他或劃定優先順序的（例如將該林分劃為「自然保護區」後，便排除了以「木材生產」為首要目標）。

2. 常見陷阱：

• 將 FRA 的「多元利用（Multiple use）」誤認為不是一項正式的目標類別；在 FRA 統計中，當林地同時被賦予兩種以上同等重要目標且無法單一指派時，即被歸入「Multiple use」。
• 忘記將「木材自給率提升」與「淨零碳匯（Carbon Sinks）」納入我國經營目標論述；此二者為近年森林經營學命題之絕對熱點。

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【答案】

一、森林生態系之多元功能內涵

森林生態系是由林木、林下植物、野生動物、微生物及其所處之物理環境（土壤、大氣、水）共同構成之動態複雜複合體，依當代國際生態系評估（MA）架構，其多元功能涵蓋四大範疇：

1. 供給功能（Provisioning Services）：提供人類實體物資，包括用材（針闊葉原木）、薪炭材、非木質林產品（Non-Timber Forest Products, NTFPs，如森林副產物、菇蕈、藥用植物、竹筍）及森林遺傳資源。
2. 調節功能（Regulating Services）：維持生態環境穩定之調節機制，包含氣候調節（碳吸存與碳匯儲存）、水文調節（攔截降水、減緩洪峰、涵養水源）、水土保持（固土阻落、防止土壤沖蝕崩塌）以及淨化空氣與水質。
3. 支持功能（Supporting Services）：維持地球生命系統基本運作之底層功能，如生物多樣性棲地維持、光合作用累積初級生產量、土壤形成與養分循環（如氮、磷、碳循環）。